生物接觸氧化法的基本原理是利用附著在固體填料(載體)表面的好氧微生物膜(生物膜),在人工曝氣提供充足氧氣的條件下,對污水中的有機污染物進行吸附、氧化分解,從而達到凈化水質的目的。
其核心過程可以分解為以下幾個關鍵點:
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微生物固定化(生物膜形成):
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有機物吸附與傳質:
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好氧生物氧化分解:
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曝氣系統(通常位于池底) 持續向污水中充入空氣(或純氧),提供充足的溶解氧(DO)。
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附著在填料上的好氧微生物(主要是細菌)利用溶解氧作為電子受體,將吸附到生物膜上的有機物作為“食物”和能量來源,進行新陳代謝。
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有機物(以BOD?/COD表示)被微生物氧化分解,最終轉化為穩定的無機物(如CO?、H?O)以及合成新的微生物細胞物質(生物膜增長)。
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代謝產物與生物膜更新:
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微生物代謝產生的CO?等氣體釋放到水體中,再隨水流或曝氣逸出。
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隨著生物膜不斷生長增厚,內層微生物因氧氣和營養傳遞受限而進入內源呼吸階段甚至死亡。
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曝氣產生的水流剪切力以及老化生物膜自身重量的作用,會使外層老化的生物膜從填料表面自然脫落。
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脫落的生物膜(稱為“脫落生物膜”或“生物污泥”)隨水流流出生物接觸氧化池,進入后續的沉淀池(如二沉池)進行泥水分離。
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脫落后暴露出的填料表面又會重新附著新的微生物,開始新一輪的生物膜生長,實現生物膜的動態更新。
總結關鍵要素與優勢:
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核心: 生物膜(固定化微生物)在好氧條件下氧化分解有機物。
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關鍵組件: 填料(載體) + 曝氣系統。
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微生物狀態: 主要呈附著態(區別于活性污泥法的懸浮態)。
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過程特點: 吸附、傳質、生物氧化、生物膜脫落與更新動態平衡。
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主要優勢:
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生物量高/污泥齡長: 填料提供了巨大的附著面積,池內能維持很高的微生物濃度(生物量),且生物膜內微生物世代時間較長(污泥齡長),有利于世代時間長的硝化菌生長,因此具有較好的硝化(氨氮去除)能力。
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耐沖擊負荷: 高生物量和生物膜的緩沖作用使其對水質、水量變化的沖擊有較強的耐受能力。
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無污泥膨脹問題: 微生物主要附著生長,不易發生像活性污泥法那樣的絲狀菌污泥膨脹問題。
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管理相對簡便: 不需要像活性污泥法那樣嚴格控制污泥回流比和污泥濃度。
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剩余污泥產量相對較少: 由于生物膜內存在厭氧層進行內源代謝,且污泥齡較長,單位BOD去除產生的剩余污泥量通常少于傳統活性污泥法。
簡單來說,生物接觸氧化法就是讓污水流過掛滿了“微生物地毯”(生物膜)的填料床,同時向水中鼓氣供氧,“微生物地毯”上的細菌等“吃”掉水中的污染物,老化的“地毯”會脫落被清理掉,新的“地毯”又會長出來,從而實現污水凈化的過程。